《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》課件-第2章2.1常見工程材料概述2

第2章機(jī)械工程材料2.1常見工程材料概述22.1.2認(rèn)識(shí)平面四桿機(jī)構(gòu)的類型及其判別條件非金屬材料2.1.3鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的性質(zhì)有色金屬學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解鋁及鋁合金的類型、牌號(hào)、性能和應(yīng)用；2.了解銅及銅合金的類型、牌號(hào)、性能及應(yīng)用。試一試觀察家用轎車，下列各部分使用了哪些有色金屬材料：汽車上的散熱器，汽車上的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)殼等，汽車上的轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱、輪圈等？2.1.2有色金屬工業(yè)生產(chǎn)中除黑色金屬以外的其他金屬稱為有色金屬。有色金屬的種類很多，雖然其產(chǎn)量和使用量不及黑色金屬，但由于有色金屬具有某些特殊的性能，如良好的導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性及耐腐蝕性，已成為現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)中不可缺少的金屬材料。類型分類標(biāo)準(zhǔn)舉例重有色金屬指比重大于4.5的有色金屬。包括銅、鎳、錮、鉛、鋅、銻、汞、鎘和鉍等。輕有色金屬指比重小于4.5的有色金屬。包括鋁、鎂、鈣、鉀、鍶和鋇等。貴金屬指在地殼中含量少，開采和提取都比較困難，對(duì)氧和其它試劑穩(wěn)定，價(jià)格比一般金屬貴的有色金屬。包括金、銀和鉑族金屬等。半金屬一般指硅、硒、碲、砷和硼五種元素。其物理化學(xué)性質(zhì)介于金屬和非金屬之間。

稀有金屬稀有金屬并不是說稀少，只是指在地殼中分布不廣，開采冶煉較難，在工業(yè)應(yīng)用較晚，故稱為稀有金屬。包括鈦、鉬、鎢等。有色金屬的分類常用的有色金屬有鋁及其合金、銅及其合金、鈦及其合金和軸承合金等1.鋁及鋁合金純鋁的熔點(diǎn)為660℃，密度為2.72g/cm（是銅的1/3)；導(dǎo)電、導(dǎo)熱性好，僅次于銀和鋼；純鋁在大氣中有良好的耐蝕性．它的塑性好．強(qiáng)度低；鋁及其合金是自然界中儲(chǔ)量最豐富的金屬元素之一，在工業(yè)上是僅次于鋼的一種重要金屬，尤其是在機(jī)械、電力、航空、航天及日常生活用品中得到廣泛應(yīng)用。鋁合金按加工方法可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金。變形鋁合金塑性好，適于壓力加工，并可通過熱處理來強(qiáng)化（其中防銹鋁合金除外）。（1）鋁及鋁合金的牌號(hào)分類牌號(hào)舉例純鋁其牌號(hào)用1

系列表示。牌號(hào)的最后兩位數(shù)字表示最低鋁百分含量。當(dāng)最低鋁百分含量精確到0.01%時(shí)，牌號(hào)的最后兩位數(shù)字就是最低鋁百分含量中小數(shù)點(diǎn)后面的兩位。牌號(hào)第二位字母表示原始純鋁的改型情況。如果第二位字母為A，則表示為原始純鋁；如果是B-Y的其他字母，則表示原始純鋁的改型，與原始純鋁相比，其元素含量略有改變。1A99，表示鋁含量為99%的原始純鋁。變形鋁和鋁合金其牌號(hào)采用國(guó)際四位數(shù)字體系牌號(hào)。四位字符體系牌號(hào)的第一、三、四位為阿拉伯?dāng)?shù)字，第二位為英文大寫字母（C、I、L、N、O、P、Q、Z字母除外）。牌號(hào)的第一位數(shù)字表示鋁及鋁合金的組別，見表3-2-3。除改型合金外，鋁合金組別按主要合金元素來確定。牌號(hào)的第二位字母表示原始純鋁或鋁合金的改型情況，最后兩位數(shù)字用以標(biāo)識(shí)同一組中不同的鋁合金或表示鋁的純度。6063，表示主要合金元素為鎂與硅的變形鋁合金。鑄造鋁合金其牌號(hào)均以“ZL”加三位數(shù)字組成，第一位數(shù)字表示鋁合金的類別，其中1為鋁硅合金、2為鋁銅合金、3為鋁鎂合金、4為鋁鋅合金，第二、三位數(shù)字是順序號(hào)。ZL102，表示鋁硅鑄造鋁合金。（2）變形鋁及鋁合金的牌號(hào)表示方法（GB/T16474-2011）組別牌號(hào)系列純鋁（鋁含量不小于99.00%）1

以銅為主要合金元素的鋁合金2

以錳為主要合金元素的鋁合金3

以硅為主要合金元素的鋁合金4

以鎂為主要合金元素的鋁合金5

以鎂和硅為主要合金元素并以Mg2Si相為強(qiáng)化相的鋁合金6

以鋅為主要合金元素的鋁合金7

以其他合金為主要合金元素的鋁合金8

備用合金組9

（3）純鋁純鋁的主要性能有：密度小（2.72g/cm3）；導(dǎo)電性好，僅次于金、銀、銅；具有良好的耐腐蝕性；，塑性好，強(qiáng)度、硬度低，有較好的加工工藝性。由于鋁具有這些優(yōu)良性能，所以廣泛用于制作導(dǎo)線、電器零件、電纜，配制各種鋁合金及要求質(zhì)輕、導(dǎo)熱、耐腐蝕但強(qiáng)度要求不高的零件。純鋁的應(yīng)用實(shí)例（4）鋁合金由于純鋁的強(qiáng)度低，不宜做承力結(jié)構(gòu)的材料，因此在純鋁中加入適量的銅、鎂、硅、錳等元素即形成了鋁合金。它具有密度小、導(dǎo)熱和塑性好、足夠的強(qiáng)度和良好的抗腐蝕性，且多數(shù)可熱處理強(qiáng)化，根據(jù)鋁合金的成分及加工成形特點(diǎn)，可分為變形鋁合金和鑄造鋁合金兩大類。A變形鋁合金類別牌號(hào)用途防銹鋁合金5A02適用于在液體中工作的中等強(qiáng)度的焊接件、冷沖壓件和容器、骨架零件等3A21適用于要求高的可塑性和良好的焊接性、在液體或氣體介質(zhì)中工作地低載荷零件硬鋁合金2A11適用于要求中等強(qiáng)度的零件和構(gòu)件、沖壓的連接部件、空氣螺旋槳葉片、局部鐓粗的零件2A12用量最大、適用于要求高載荷的零件和構(gòu)件2B11主要用作鉚釘材料超硬鋁合金7A03適用于受力結(jié)構(gòu)的鉚釘7A047A09適用于飛機(jī)大梁等承力構(gòu)件和高載荷零件鍛鋁合金2A50適用于形狀復(fù)雜和中等強(qiáng)度的鍛件和沖壓件常見變形鋁合金的用途變形鋁合金具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性，可通過壓力加工制作各種半成品，可以焊接。主要用作各類型材和結(jié)構(gòu)件，如飛機(jī)構(gòu)架、螺旋槳、起落架等。變形鋁合金可分為防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金和鍛鋁合金等幾類。變形鋁合金的應(yīng)用實(shí)例B鑄造鋁合金用來制造鑄件的鋁合金稱為鑄造鋁合金。常用的鑄造鋁合金包括鋁鎂、鋁鋅、鋁硅、鋁銅等合金。它們有良好的鑄造性能，可以鑄成各種形狀復(fù)雜的零件。但塑性差，不宜進(jìn)行壓力加工。鑄造鋁合金的應(yīng)用實(shí)例2.銅及銅合金銅是人類最早發(fā)現(xiàn)的金屬之一，早在史前時(shí)代，人們就開始采掘露天銅礦，并用獲取的銅制造武器、工具和其他器皿。分類牌號(hào)舉例純銅工業(yè)純銅有T1、T2、T3、T4四個(gè)牌號(hào)，T為銅的漢語拼音字首，后面的數(shù)字越大，純度越低，含有的雜質(zhì)越多。T1，表示一號(hào)純銅。黃銅普通黃銅其牌號(hào)用“黃”字漢語拼音字首“H”加數(shù)字表示，該數(shù)字表示平均含銅量的百分?jǐn)?shù)。特殊黃銅的牌號(hào)用“H+主加元素的元素符號(hào)（鋅除外）+銅含量的百分?jǐn)?shù)+主加元素含量的百分?jǐn)?shù)”來表示。H62，表示含銅量為62%、含鋅量為38%的普通黃銅。HPb59-1，表示含銅量為59%、含鉛量為1%、含鋅量為40%的鉛黃銅。青銅青銅的牌號(hào)以“Q”為代號(hào)，后面標(biāo)出主要元素的符號(hào)和含量。鑄造銅合金的牌號(hào)用“ZCu”及合金元素符號(hào)和含量組成。QSn4-3，表示含錫量為4%、含鋅量為3%，其余為銅（93%）的壓力加工青銅。ZCuSn5Pb5Zn5表示含錫、鉛、鋅各約為5%，其余為銅（85%）的鑄造錫青銅。白銅其牌號(hào)用“B”加鎳含量表示；三元以上的白銅“B加第二個(gè)主加合金元素符號(hào)及除銅以外成分?jǐn)?shù)字”表示。B30，表示含鎳量為30%，含銅量為70%的白銅。銅及銅合金的牌號(hào)（1）純銅純銅外觀呈紫紅色，又稱紫銅。密度為8.0g/cm．熔點(diǎn)為1083℃。純銅的主要性能有：具有良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，僅次于金、銀，具有極好的塑性及較好的耐腐蝕性，容易進(jìn)行冷、熱加工。但強(qiáng)度不高，不宜用來制造結(jié)構(gòu)零件，價(jià)格高。常用來制造各種導(dǎo)電材料、導(dǎo)熱材料和耐腐蝕性元件及配制各種銅合金。純銅的應(yīng)用實(shí)例（2）銅合金純銅的強(qiáng)度較低，不宜制造結(jié)構(gòu)零件，因此加入合金元素制成銅合金來改善力學(xué)性能。銅合金按加工方法可分為加工銅合金和鑄造銅合金。其中黃銅和青銅應(yīng)用最廣泛。序號(hào)類型

組成元素牌號(hào)1黃銅（以鋅為主要合金元素的銅基合金）普通黃銅Cu、Zn如H62，“H”為“黃銅”的漢語拼音字首，數(shù)字為銅質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)鑄造黃銅ZCuZn38,“Z”為“鑄造”的漢語拼音字首，字母和數(shù)字為元素符號(hào)及質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)特殊黃銅Cu、Zn、Sn、Pb、Al、Si、Mn加工鉛黃銅HPb59-1鑄造鉛黃銅ZCuZn33Pb22青銅（鋅以外的其他元素為主的銅基合金）錫青銅Cu、Sn如加工錫青銅QSn4-3、加工鋁青銅QAl7、鑄造錫青銅ZcuSn10Pb5，其中，“Q”為“青銅”的漢語拼音字首鋁青銅Cu、Al鉛青銅Cu、Pb硅青銅Cu、Si鈹青銅Cu、Be3白銅（以鎳為主要合金元素的銅基合金）普通白銅Cu、Ni如Bl9,“B”為“白銅”的漢語拼音字首，數(shù)字為鎳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的百分?jǐn)?shù)特殊白銅Cu、Ni、Fe、Mn、Zn如錳白銅BMn3-12銅合金的類型A黃銅以鋅為主要合金元素的銅合金稱為黃銅。黃銅具有良好的力學(xué)性能，易于加工成形，具有良好的防腐性能及機(jī)械加工性能。黃銅一般用于制造耐腐蝕和耐磨零件，如閥門、子彈殼、管件等。根據(jù)化學(xué)成分不同黃銅分為普通黃銅和特殊黃銅。普通黃銅是銅和鋅的合金。在普通黃銅中加入其它合金元素所組成的合金稱為特殊黃銅。常加入的合金元素有錫、硅、錳、鉛和鋁等，分別稱為錫黃銅、硅黃銅、錳黃銅等。普通黃銅的應(yīng)用實(shí)例特殊黃銅的應(yīng)用實(shí)例B青銅除了黃銅和白銅（銅和鎳的合金）外，所有的銅基合金都稱為青銅，它分為錫青銅和無錫青銅。以錫為主要合金元素的銅合金稱為錫青銅。它有很好的力學(xué)性能、鑄造性能、耐腐蝕性和減摩性，是一種很重要的減摩材料。主要用于摩擦零件和耐腐蝕零件的制造，如蝸輪、軸